低压低渗气井暂堵压裂技术初探

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[摘要]自然界中蕴藏的能源一直是全球关注的重点，对全球经济的发展和人类文明的进步有着重要的战略性意义。我国人民对能源的探索有着悠久的历史，早在几千年前就对矿产等资源进行开采，到二十一世纪能源主宰经济发展的时代，全球各国开始了对天然气的大范围勘查与开采，如何科学合理并高效地对天然气能源进行开采是我国能源开发行业面临的一大难题。本文通过对低压低渗气井出现的暂堵压裂技术的原理和应用进行分析，拟为我国未来天然气产业的发展提供初步依据。

[关键词]低压低渗 气井暂堵 压裂技术

随着经济的发展，科学技术水平的提高，我国的天然气勘查与开采工作得到了较为广泛的普及，天然气作为自然界重要的能源之一，在人们日常工作与生活中发挥着重要的作用。然而，对于天然气的开采一直是业界相关领域的重难点之一，由于我国部分气田属于低压低渗的低产量气田，含气层位多，通常需要通过压裂地层才能获气，由此可见压裂技术在我国天然气开采中的重要性。本文结合低压低渗气田的结构特点，对暂堵压裂技术的原理和应用进行详细的阐述，从而对我国天然气开采事业提供帮助。

1压裂技术原理概述

我国目前使用的气井暂堵压裂技术主要是液体胶塞填砂暂堵技术，现通过对该技术的工艺原理和处理方法来进行详细阐述。

1.1地层出现破裂的原理

在采用压裂技术处理气田时，当气井底部所施压力超过地层岩石所耐受的压力最大值时，地层就会产生裂隙从而逐渐破裂，可根据图一中的公式进行计算。裂缝一旦扩张，所需要的压力将会逐渐稳定，并且随着排量的增加而增加，但压力并不会发生太大波动。若裂缝延伸过程中裂缝中发生堵塞，裂缝在长度上停止延伸，缝隙中的压力持续增加，在堵塞强度够大的前提下，裂缝壁面应力薄弱处将发生破裂，产生新的裂缝。

1.2裂缝走向的判定

当压裂产生时，地层内可能产生何种形式的裂缝，其决定因素在于地层内水平向与垂直向中相对应力的大小。一般来说，底下的岩层会受到两个水平方向的主应力与一个垂直方向的主应力的作用。由于气藏的埋藏位置较深，其水平方向的主应力会小于垂直方向的主应力，因此由压裂所产生的大部分水力裂缝都属于垂直裂缝，其所处的位置由两个水平方向的主应力大小所决定。而对水平方向的主应力而言，影响其分布的因素则包括孔隙间的压力、地层中岩石的性质等多个方面。

1.3暂堵技术中液体胶塞填砂的原理

由于气田是低压低渗地产气田，含气层位比较多，但都需要通过酸化压裂改造措施后才能获得工业气流，有时改造后也不能获得工业气流，此时就需要采取其他措施如液体胶塞填砂技术。当下部的低产气层改造施工完毕后，经测试未能获得工业气流，则可下填砂钻具，用沙子填充下部气层，并在填砂后期拌加胶片，使之在地下与砂层混合形成液体胶塞；上部地层压裂施工时，由于下部被砂层填充，胶片与砂层混合形成的胶塞具有足够的粘性和韧度，胶塞在高压下会更加密室紧致，从而可有效地分割上下两层，保证上下气层之间互不相扰。详情见图1所示。

1.4暂堵技术中液体胶塞填砂的选井原则

首先，对气井各气层之间的距离有严格的规定。气井各气层之间的距离要适当，绝对不能过小，否则难以保障堵塞的质量，气层单独求产未能获得工业气流，合求则有望获得工业气流。

其次，气井各气层之间的静态压力应维持在基本相同的水平。各气层之间的地层静压不能相差太大，以免在天然气的开采过程中产生层间压力干扰而影响开采。

最后，在多层求和时，所选的气井层避免产水，以防气层被水流淹没。

2实际案例分析

2.1填砂情况

在某工程内预计填砂量超过下部的气层之后，就可以向其内部增加胶塞的液体胶片。由于该胶片颗粒的比重约在每立方厘米1.5克左右，因此能够与液压井中的沙子进行充分混合并自由进行下沉。需要注意的是，在整个施工的过程中，其排量需要保持在每分钟200升以下，以防止砂子与胶片出现上返现象。此外，胶片加入的比例应控制在3%至6%之间，砂子所占的比例不得超过16%，整个过程需要做到均匀和平稳。

2.2效果评价

液体胶塞填砂暂堵，有效的分隔上下气层，在施工中可充分考虑各层的地质特征，设计相应的施工方案，合理的改造利用地层，为以后的勘探开发打好基础。同时液体胶塞施工工序简单，适时地利用地层能量解除封堵，地层伤害降到了最低限度.A井利用打液体胶塞工艺，变原来单层日产11049m3为合层的日产21587m3，无阻流量超过4万方，使一口原来不能投入工业开采的井变为工业气流井，作为一日预探井也为以后的勘探开发提供了很有价值的资料和宝贵经验。

针对拥有多个低产层的气井以前采用投球分层压裂，从地面投入的尼龙球在地下缺乏人为控制，很难说明尼龙球在地下的工作情况，受工艺限制也不能针对各个层位的地质特征进行改造，从而难以保证压裂效果。

采用打水泥塞封堵可以进行分层压裂合层求产，可打水泥塞劳动强度大，施工周期长，容易发生“灌香肠”事故——水泥顶替不及时或不精确在油管内发生凝固现象，在钻水泥塞合层求产时必将产生污染，伤害上下产层，实践证明效果也不好。

3实际施工中液体胶塞填砂暂堵技术的效果评价

胶体填砂暂堵技术在气田的暂堵分层改造中发挥着重要的作用，通过对实际施工中该技术的实践操作，做出相关的评价，现罗列如下：

3.1液体胶塞填砂暂堵技术的性价比高

利用液体胶塞填砂暂堵技术可以使某些低压低渗的地产气田实现工业开采，相比较于其他技术手段，该技术在实际工程的应用中操作简单可行，且经济效益和改造效果都比较理想，实现了气田改造高性价比的理念。

3.2可操作的气田数量不再单一不变

通过利用液体胶塞填砂暂堵技术可以对两个及以上的低压低渗气田进行压裂改造工作，使气田改造数量不再局限，加大了气田的产量，也相对节约了气田改造技术的投入成本。

3.3减少气田气层之间的干扰

在低渗低压的环境下进行天然气的开采，利用液体胶塞填砂暂堵技术可以减少气田各个气层之间的干扰，此外，也可以通过多次单独对气田进行施工改造，加入适量的支撑剂，通过人工操控对相邻两气层的气体渗透率进行控制，达到稳定气流压力的目的。

3.4加快了气田采气的流程和进度

在无单独求产的必要时，可压完第一层后稍加排液就循环压井，接着填砂进行下一步施工的开展，以加快生产进度，在胶塞被冲开以后的排砂过程中，油管出现沙堵应及时关闭气井，必要时用反替解除砂堵。由此可见，利用液体胶塞填砂暂堵技术可以加快填砂的过程从而使天然气开采的进度加快。

4结束语

综上所述，通过对低压低渗气井暂堵压裂技术的阐述和分析，并结合该技术在现场实际操作时的应用结果的分析，对该技术的原理和应用效果进行了详细的陈述，对我国未来天然气行业的发展有着重要意义。